一種生物綠池裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種生物綠池裝置，其包括框架主體，所述框架主體包括框架側(cè)邊和框架底板，所述框架底板上設(shè)置有底板開(kāi)孔；隔板，所述隔板設(shè)置在所述框架主體內(nèi)部，且所述隔板將所述框架主體分隔為框架上部分和框架下部分；浮球，所述浮球設(shè)置在所述框架下部分中；生物基質(zhì)，所述生物基質(zhì)設(shè)置在所述隔板上且所述生物基質(zhì)位于所述框架上部分中；以及植物，所述植物設(shè)置在所述生物基質(zhì)中。本發(fā)明的生物綠池裝置設(shè)置了隔板將框架主體分為上下兩部分，上部分用來(lái)放置生物基質(zhì)以及植物，下部分放置了浮球；浮球本身的質(zhì)量較小，但是體積較大，因此浮球可以對(duì)生物綠池裝置提供較大的浮力，這樣可以適當(dāng)減小框架主體本身的厚度，從而降低框架主體的占地面積，提供更好的景觀效果。
【專利說(shuō)明】
一種生物綠池裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及生態(tài)領(lǐng)域，特別是涉及一種水域中使用的生物綠池裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 生物綠池裝置是一種漂浮在水體上的人工浮體，其最主要的功能是凈化水體以及 增加景觀效應(yīng)。目前的生物綠池裝置廣泛應(yīng)用于江河湖泊的水域治理。其一般由浮島框架、 浮體或者載體、植物以及浮島固定件等組成。目前生物浮島的浮體多采用泡沫板，并人為的 在泡沫板上鉆出若干個(gè)小孔，然后將植物栽種在小孔里面。這種生物綠池裝置普遍存在著 浮島框架的體積較大，浮島框架的載重能力有限的問(wèn)題。
[0003] 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生活水平的提高，人們對(duì)環(huán)境的要求越來(lái)越高，城市建設(shè)甚至 在大型住宅小區(qū)的建設(shè)中都會(huì)經(jīng)常引入人工河道、湖泊的設(shè)計(jì)，這些人工河道和湖泊美化 了環(huán)境，提高了人們的生活質(zhì)量。但是對(duì)于這類人工建設(shè)的死水域，其水質(zhì)維護(hù)和生態(tài)平衡 維持一直是令人頭疼的問(wèn)題，水面的配套景觀建設(shè)也存在難度大、費(fèi)用高、維護(hù)困難的難 題。當(dāng)生物綠池裝置應(yīng)用于人工建設(shè)的死水域時(shí)，其對(duì)景觀效果的要求較高，同時(shí)要求浮島 框架的占地面積小，植物的占地面積較大，以此達(dá)到更好的景觀效果。
[0004] 中國(guó)專利CN200720095013.7公開(kāi)了 一種污水生物處理模塊化氣浮式人工沉床。該 污水生物處理模塊化氣浮式人工沉床的主框架為桿系框架結(jié)構(gòu)，床底放置網(wǎng)格板，網(wǎng)格板 上放置若干種植箱，種植箱的種植孔內(nèi)種植植物。床幫上設(shè)置若干浮子，床底設(shè)置浮筒固定 架，浮筒固定架上設(shè)置浮筒，通過(guò)充氣和放氣調(diào)節(jié)床體的位置，從而調(diào)控植物在水下的深 度。該設(shè)備結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，其次該設(shè)備的植物位于水下，較難達(dá)到很好的景觀效果。
[0005] 因此，提供一種浮島框架的占地面積小、載重能力更高的生物綠池裝置是亟待解 決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 基于上述不足，本發(fā)明提供了一種新的生物綠池裝置。該生物綠池裝置另外設(shè)置 了浮球?yàn)樯锞G池裝置提供浮力，可以適當(dāng)降低生物綠池裝置本身的體積，從而提高植物 的相對(duì)種植面積。
[0007] 本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0008] -種生物綠池裝置，其包括
[0009] 框架主體，所述框架主體包括框架側(cè)邊和框架底板，所述框架底板上設(shè)置有底板 開(kāi)孔；
[0010] 隔板，所述隔板設(shè)置在所述框架主體內(nèi)部，且所述隔板將所述框架主體分隔為框 架上部分和框架下部分；
[0011]浮球，所述浮球設(shè)置在所述框架下部分中；
[0012]生物基質(zhì)，所述生物基質(zhì)設(shè)置在所述隔板上且所述生物基質(zhì)位于所述框架上部分 中；以及
[0013] 植物，所述植物設(shè)置在所述生物基質(zhì)中。
[0014] 本發(fā)明的技術(shù)方案還可以做以下改進(jìn)。
[0015] 進(jìn)一步的，所述生物綠池裝置放置在水中時(shí)，水平面與所述框架主體的頂端之間 的距離不超過(guò)所述框架主體的高度的1/5,或者水平面與所述框架主體的頂端之間的距離 不超過(guò)30厘米。
[0016] 進(jìn)一步的，所述隔板上設(shè)置有隔板開(kāi)孔，所述隔板開(kāi)孔的直徑小于所述浮球的直 徑。
[0017] 進(jìn)一步的，所述生物綠池裝置應(yīng)用于咸水水域，所述生物綠池裝置上還設(shè)置有進(jìn) 水管，所述進(jìn)水管靠近所述框架主體的頂端。
[0018] 進(jìn)一步的，所述生物綠池裝置應(yīng)用于咸水水域，所述框架上部分和所述框架下部 分互不相通，所述生物綠池裝置上設(shè)置有進(jìn)水管和溢水孔，所述進(jìn)水管靠近所述隔板，所述 溢水孔靠近所述框架主體的頂端。
[0019] 進(jìn)一步的，所述生物基質(zhì)包括輕質(zhì)土層，所述輕質(zhì)土層的厚度占所述框架上部分 高度的1/4至1/2。
[0020] 進(jìn)一步的，所述生物基質(zhì)還包括輕質(zhì)陶粒層，所述輕質(zhì)陶粒層位于所述輕質(zhì)土層 的上方。
[0021] 進(jìn)一步的，在所述生物基質(zhì)與所述隔板之間還設(shè)置有平鋪整個(gè)所述隔板表面的土 工布。
[0022] 進(jìn)一步的，所述浮球的總體積占所述框架下部分的總體積的容積率M滿足下述公 式：
[0023] 當(dāng)隔板上沒(méi)有隔板開(kāi)孔時(shí)，生物綠池裝置各個(gè)參數(shù)應(yīng)當(dāng)符合：
[0024] P|gX[(xXy)X (a+b)+2aH(x+y+2a) ]+m±^；Pi's[2ahff(x+2a+y)+a(x+2a) (y+2a)+bxy +xy(hg-hT-b)+M(xyhr)];;
[0025] 當(dāng)隔板上存在隔板開(kāi)孔時(shí)，生物綠池裝置各個(gè)參數(shù)應(yīng)當(dāng)符合：
[0026] P|gX[(xXy)X (a+b)+2aH(x+y+2a) ]+m±^；Pi's[2ahff(x+2a+y)+a(x+2a) (y+2a)+bxy +M(xyh下)];
[0027] 其中p框?yàn)榭蚣懿牧系拿芏?，x為框架的長(zhǎng)，y為框架的寬，a為框架側(cè)板以及框架底 板的厚度，b為隔板的厚度，H為所述生物綠池裝置的高度，h S為所述生物綠池浸入水中的高 度，h下為所述生物綠池的框架下部分的高度，Mi：為生物綠池裝置中隔板上方放置的生物基 質(zhì)以及植物的總重量。
[0028] 進(jìn)一步的，在所述框架底板和/或所述框架下部分的框架側(cè)邊上還設(shè)置有浮球取 放口。
[0029] 本發(fā)明的有益效果是：
[0030] (1)本發(fā)明的生物綠池裝置設(shè)置了隔板將框架主體分為上下兩部分，上部分用來(lái) 放置生物基質(zhì)以及植物，下部分放置了浮球;浮球本身的質(zhì)量較小，但是體積較大，因此浮 球可以為生物綠池裝置提供較大的浮力，提高生物綠池裝置的承載能力，使用時(shí)可以適當(dāng) 減小框架主體本身的厚度，從而降低框架主體的占地面積，提供更好的景觀效果;該生物綠 池裝置尤其適用于死水水域；
[0031] (2)本發(fā)明的生物綠池裝置設(shè)置了隔板，當(dāng)隔板上不具有開(kāi)孔時(shí)，隔板可以將植物 的根系與水域中的水完全隔開(kāi)，因此本發(fā)明的生物綠池裝置非常適用于咸水水域；
[0032] (3)本發(fā)明的生物綠池裝置中可以種植凈化能力強(qiáng)的植物，能夠達(dá)到凈化水質(zhì)的 目的。
【附圖說(shuō)明】
[0033] 圖1為本發(fā)明的生物綠池裝置的一個(gè)實(shí)施例的整體示意圖；
[0034] 圖2為圖1所示的生物綠池裝置實(shí)際使用時(shí)一個(gè)實(shí)施例的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035] 圖3為圖1所示的生物綠池裝置的底板的一個(gè)實(shí)施例的整體示意圖；
[0036] 圖4為本發(fā)明的生物綠池裝置的另一實(shí)施例的整體示意圖；
[0037] 圖5為本發(fā)明的生物綠池裝置的又一實(shí)施例的整體示意圖；
[0038] 圖6為本發(fā)明的生物綠池裝置的底板的另一實(shí)施例的整體示意圖；
[0039] 圖7為本發(fā)明的生物綠池裝置的側(cè)面示意圖；
[0040] 圖8是采用連接件將兩個(gè)生物綠池裝置連接起來(lái)的示意圖；
[0041 ]圖9是圖8中的連接件的整體示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0042]下面將結(jié)合實(shí)施例和附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下， 本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。
[0043]參見(jiàn)圖1和圖2,本發(fā)明提供了一種生物綠池裝置，其包括框架主體100、隔板200、 浮球300、生物基質(zhì)400和植物500。其中隔板200設(shè)置在框架主體100的內(nèi)部并且固定在框架 主體上，隔板200將框架主體100分隔為框架上部分和框架下部分，浮球300放置在框架下部 分中，生物基質(zhì)400放置在框架上部分中，也就是說(shuō)生物基質(zhì)400放置在隔板上，植物500種 植在生物基質(zhì)400中。本實(shí)施例中框架上部分為植物種植區(qū)，隔板200對(duì)植物種植區(qū)提供支 撐作用。框架側(cè)邊圍成一個(gè)內(nèi)部中空的框架。
[0044] 參見(jiàn)圖1，框架主體100的一端開(kāi)口，框架主體的另一端采用帶有底板開(kāi)孔的底板 封閉。也就是說(shuō)框架主體100至少包括框架側(cè)邊110和框架底板120,框架底板120上設(shè)置有 底板開(kāi)孔121，設(shè)置底板開(kāi)孔的目的是使水域中的水進(jìn)入框架下部分中?？蚣艿装?20上的 底板開(kāi)孔121也可以是各種幾何形狀，其設(shè)置方式也是多樣的;但是底板開(kāi)孔的直徑應(yīng)當(dāng)小 于浮球300的直徑從而避免浮球從底板開(kāi)孔中掉出。參見(jiàn)圖3,本實(shí)施例中的框架底板上均 勾分布有圓形的底板開(kāi)孔121。
[0045] 當(dāng)然框架主體還可以包括框架頂板，此時(shí)框架頂板上具有供植物伸出的種植孔。 另外框架主體100的截面形狀可以是各種幾何形狀，如圓形、長(zhǎng)方形、正方形、橢圓形、菱形 等規(guī)則幾何形狀，也可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)計(jì)其他不規(guī)則形狀。
[0046]框架主體和隔板的材料可以選用防火聚乙烯、泡沫塑料以及聚酯塑料、亞克力等。 框架主體的厚度和隔板的厚度可以相同也可以不同，優(yōu)選框架主體的厚度小于隔板的厚 度，這樣設(shè)置能夠增強(qiáng)整個(gè)生物綠池的抗顛覆能力，提高載荷能力。
[0047]本實(shí)施例中的浮球?yàn)榭梢詾樗芰峡招那?，也可以為塑料?shí)心球。浮球具有密度低、 透明性好、絕緣性好、耐熱性和耐寒性、化學(xué)穩(wěn)定性好、具有較高的剛性和韌性、機(jī)械強(qiáng)度 好、耐酸、堿、有機(jī)溶劑、環(huán)保等特點(diǎn)。浮球的規(guī)格有8mm; 10mm; 15mm; 20mm; 25mm; 30mm; 35mm; 40mm；45mm；50mm；55mm；60mm；65mm；70mm；75mm；80mm；85mm；90mm；100mm；120mm；130mm； 15Ctam; 180mm ； 200mm; 25Ctam; 300mm; 400mm; 50Ctam?？招那蛑饕卸嗝嫠芰峡招那?，氧化錯(cuò)塑 料空心球，PE塑料空心球，PP塑料空心球，聚丙烯塑料空心球，聚乙烯塑料空心球，高密度聚 乙烯HDPE塑料空心球，低密度聚乙烯LDPE塑料空心球，耐油塑料空心球，耐腐蝕塑料空心 球。塑料空心球具有密度低、透明性好、絕緣性好、耐熱性和耐寒性、化學(xué)穩(wěn)定性好的特點(diǎn)， 同時(shí)具有較高的剛性和韌性，其機(jī)械強(qiáng)度好、耐酸、堿、有機(jī)溶劑，并且環(huán)保。目前市場(chǎng)上的 塑料空心球的規(guī)格有4mm; 7 ? 8mm ； 1 0mm ;ll.llmm;12.7mm;15.87mm;17.46mm; 19 ? 05mm ； 22.22mm；25.4mm；30mm；35mm；38mm；50mm；55mm；60mm；65mm;7 0mm；75mm；80mm；100mm；150mm〇 本實(shí)施例中對(duì)于浮球的規(guī)格不作限制，使用時(shí)可以根據(jù)框架下部分的體積選用相應(yīng)的浮球 規(guī)格。
[0048]本實(shí)施例中的隔板200的上方（即框架上部分）為植物種植區(qū)，隔板200的下方（即 框架下部分)為浮球放置區(qū)，浮球放置區(qū)中放置的浮球能夠提供浮力，由此本發(fā)明的生物綠 池裝置除了框架主體本身提供浮力以外，浮球也能提供一定的浮力，因此其能夠提供更大 的載荷量，也就是說(shuō)隔板上方放置的生物基質(zhì)和植物的重量可以更大。對(duì)于載荷量一定的 生物綠池來(lái)說(shuō)，加入浮球后框架主體本體浸入水中的體積(即排開(kāi)水的體積)就可以適當(dāng)減 小，因此設(shè)計(jì)時(shí)可以適當(dāng)?shù)臏p小框架主體本身的厚度，從而減小整個(gè)生物綠池的占地面積。 加入浮球后，同等體積的生物綠池能夠承載質(zhì)量更大的載荷，同等載荷量的生物綠池的體 積更小，從而使用更加方便。根據(jù)計(jì)算和實(shí)際實(shí)驗(yàn)結(jié)果，當(dāng)浮球的總體積為框架下部分體積 的85%時(shí)，本發(fā)明的生物綠池裝置與沒(méi)有設(shè)置浮球的綠池裝置相比載荷量提高了 200%。
[0049] 較佳的，作為一種可實(shí)施方式，參見(jiàn)圖1，當(dāng)生物綠池裝置放置在水中時(shí)，水平面10 與所述框架主體1〇〇的頂端之間的距離不超過(guò)所述框架主體的高度的1/5,或者水平面與所 述框架主體的頂端之間的距離不超過(guò)30厘米。由于本發(fā)明的生物綠池裝置主要應(yīng)用于人工 形成的河道中，河道中的風(fēng)力和水波的沖擊力相對(duì)較小，因此本實(shí)施例設(shè)置水平面與框架 主體100的頂端之間的距離不超過(guò)30厘米，這樣設(shè)置在生物綠池裝置稍微發(fā)生傾斜時(shí)，河道 中的水不會(huì)進(jìn)入框架主體中。最優(yōu)的，水平面與隔板下表面平齊。
[0050] 較佳的，在一個(gè)實(shí)施例中，隔板200上設(shè)置有隔板開(kāi)孔(或者鏤空），所述隔板開(kāi)孔 的直徑小于所述浮球的直徑。設(shè)置隔板開(kāi)孔后框架上部分和框架下部分相通，框架下部分 的水可以通過(guò)隔板開(kāi)孔進(jìn)入框架上部分。當(dāng)本發(fā)明的生物綠池裝置應(yīng)用于普通水域時(shí)，水 域中的水可以用來(lái)對(duì)植物進(jìn)行澆水，從而可以減少澆水量，實(shí)現(xiàn)節(jié)水和減少維護(hù)的目的。
[0051] 在另一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)本發(fā)明的生物綠池裝置應(yīng)用于咸水水域時(shí)，此時(shí)咸水水域 中的水不適宜澆灌植物，但是所種植的植物為耐鹽植物，此時(shí)需要另外對(duì)植物進(jìn)行澆水。參 見(jiàn)圖4,本實(shí)施例中生物綠池裝置的框架主體100上還設(shè)置有進(jìn)水管130,所述進(jìn)水管130靠 近所述框架主體1〇〇的頂端。進(jìn)水管可以與儲(chǔ)水罐連通，儲(chǔ)水罐中可以采用收集的雨水與河 道內(nèi)的咸水按一定比例配制，用配制的水澆灌植物能夠達(dá)到節(jié)水的目的。由于隔板上設(shè)置 有隔板開(kāi)孔，因此本實(shí)施例中的生物綠池裝置不需要設(shè)置出水管或溢水孔，多余的水可以 通過(guò)隔板開(kāi)孔排出。本發(fā)明的生物綠池裝置集觀賞、節(jié)水和凈水作用于一體。
[0052]作為另一種實(shí)施方式，本實(shí)施例中的生物綠池裝置的隔板上不設(shè)置隔板開(kāi)孔，也 就是說(shuō)框架上部分和所述框架下部分完全隔開(kāi)，框架上部分和所述框架下部分互不相通。 而當(dāng)本實(shí)施例中的生物綠池裝置應(yīng)用于咸水水域時(shí)且植物為非耐鹽植物時(shí)，參見(jiàn)圖5,此時(shí) 生物綠池裝置上設(shè)置有進(jìn)水管130和溢水孔140,所述進(jìn)水管130靠近所述隔板，所述溢水孔 140靠近所述框架主體100的頂端。同樣的，進(jìn)水管與儲(chǔ)水罐連通。
[0053]為了使植物更好的生長(zhǎng)，本實(shí)施例中對(duì)生物基質(zhì)進(jìn)一步細(xì)化。參見(jiàn)圖2,本實(shí)施例 中的生物基質(zhì)400包括輕質(zhì)土層410,所述輕質(zhì)土層410的高度h 土占所述框架上部分的高度 H上(即隔板的上表面與框架主體的頂端之間的距離)的1/4至1/2。本實(shí)施例中的輕質(zhì)土為輕 質(zhì)草炭土，輕質(zhì)土草炭土的有機(jī)質(zhì)含量在30%以上，質(zhì)地松軟，易于散碎，比重在0.7-1.05 之間。進(jìn)一步的，所述輕質(zhì)土層的厚度為〇. 20米至0.45米。這樣設(shè)置是考慮了澆水對(duì)輕質(zhì)土 層的沖擊。更優(yōu)的，輕質(zhì)土層與框架主體的頂端之間的距離為0.10米至0.25米。
[0054]作為另一個(gè)較佳的實(shí)施方式，參見(jiàn)圖2,所述生物基質(zhì)還包括陶粒層420,所述陶粒 層420位于所述輕質(zhì)土層410的上方。設(shè)置陶粒層一方面可以作為緩沖層，另一方面可以減 少水分的蒸發(fā)。陶粒層由陶粒形成，陶粒分為一般密度陶粒、超輕密度陶粒和特輕密度陶 粒，一般密度陶粒指的是密度大于500kg/m 3的陶粒，超輕密度陶粒一般是指密度為300~ 5 0 0 k g / m3的陶粒，而密度小于3 0 0 k g / m3的陶粒則稱為特輕密度陶粒，陶粒的粒徑一般為 0.005-0.02m。本實(shí)施例中鋪設(shè)的陶粒層的厚度為0.05米至0.10米。
[0055]更優(yōu)的，在所述生物基質(zhì)400與所述隔板200之間還設(shè)置有平鋪整個(gè)所述隔板表面 的土工布。土工布，又稱土工織物，它是由合成纖維通過(guò)針刺或編織而成的透水性土工合成 材料具有優(yōu)秀的過(guò)濾、透水、隔離、加筋、防滲、防護(hù)作用，具有重量輕、抗拉強(qiáng)度高、滲透性 好、耐高溫、抗冷凍、耐老化、耐腐蝕的特性。本實(shí)施例中設(shè)置土工布主要是為了在生物綠池 中栽種草本植物，在隔板上先放土工布，土工布具有良好的導(dǎo)水性能，它可以在土體內(nèi)部形 成透水通道，將土體結(jié)構(gòu)內(nèi)多余液體和氣體外排，防止鹽堿水在土體內(nèi)累積，同時(shí)也防止了 土從隔層的開(kāi)孔中下落。
[0056]另外，為了方便取放浮球，在框架底板120和/或所述框架下部分的框架側(cè)邊上還 設(shè)置有浮球取放口 150，在浮球取放口上最好設(shè)置有取放門。參見(jiàn)圖4，浮球取放口 150設(shè)置 在框架側(cè)邊上。同時(shí)參見(jiàn)圖6，浮球取放口也可以設(shè)置在框架底板上，此時(shí)取放口 150上設(shè)置 有取放門。本實(shí)施例中優(yōu)選將浮球取放口設(shè)置在框架底板上，這樣設(shè)計(jì)可以減少應(yīng)力集中， 另一方面簡(jiǎn)化加工工藝，方便安裝。作為另一種實(shí)施方式，框架底板也可以為開(kāi)合式的，此 時(shí)不需要設(shè)置浮球取放口。
[0057]使用時(shí)，h浸最好為h下± 0.4m范圍之間。
[0058]進(jìn)一步的，為了保證生物綠池裝置的最大承載量，同時(shí)避免生物綠池裝置傾覆，所 述浮球的總體積占所述框架下部分的總體積的容積率M滿足下述公式：
[0059] 當(dāng)水平面低于隔板時(shí)，雌 X(aXS+bXS+CXaXH)+M上彡 1000(CXaXh浸+SXa+MX S X h下)；
[0060] 當(dāng)水平面高于隔板時(shí)，雌 X(aXS+bXS+CXaXH)+M上彡 1000(CXaXh浸+SXa+SX b+M X S X h下）；
[0061 ]其中p框?yàn)榭蚣懿牧系拿芏?，x為框架的長(zhǎng)，y為框架的寬，a為框架側(cè)板以及框架底 板的厚度，b為隔板的厚度，H為所述生物綠池裝置的高度，hS為所述生物綠池裝置浸入水中 的高度，h下為所述生物綠池的框架下部分的高度，Mi：為生物綠池裝置中隔板上方放置的生 物基質(zhì)以及植物的總重量，即Ih為生物綠池裝置的載荷。
[0062]參見(jiàn)圖7,本發(fā)明的生物綠池裝置在設(shè)計(jì)時(shí)從力學(xué)平衡角度綜合考慮了其載荷能 力以及抗傾覆能力，從豎直方向和水平方向兩方面進(jìn)行了分析計(jì)算。
[0063]以下以生物綠池裝置的截面為長(zhǎng)方形來(lái)進(jìn)行示例。該長(zhǎng)方形的長(zhǎng)為X，寬為y，a為 框架側(cè)板以及框架底板的厚度，b為隔板的厚度，H為所述生物綠池裝置的高度，hS為所述生 物綠池浸入水中的高度，h下為所述生物綠池的框架下部分的高度，Mh為生物綠池裝置中隔 板上方放置的生物基質(zhì)以及植物的總重量，即Ih為生物綠池裝置的載荷。
[0064] (1)豎直方向上，生物綠池裝置不會(huì)沉下去。
[0065]為了使生物綠池裝置不會(huì)沉下去，裝置的重力不能超過(guò)自身的浮力，即G總彡F浮。根 據(jù)阿基米德原理F浮=PitgV排，又由G總=nmg，故有關(guān)系式Pi#排。
[0066] (11)左邊生物綠池裝置總質(zhì)量nm的計(jì)算，發(fā)明人經(jīng)過(guò)分析研究，認(rèn)為nm~mtg+mii。
[0067] 聰=離X V框
[0068] 上式中，V框~（x Xy) X b+a X (x Xy) + (x+2a) Xa XHX 2+y Xh Xa X 2 = (xXy)X(a +b)+2aH(x+y+2a)。
[0069] (12)右邊V排的計(jì)算，％： s v框架浸沒(méi)部分排水+ %球排水+ %架匕部分浸沒(méi)排水p
[0070] 其中，V?_feR=MXxXy Xh下；
[0071 ] V!離鼸咖詠=2 X [ (x+2a) Xa+y Xa] Xh浸+(x+2a) X (y+2a) Xa+b Xx Xy = 2ah浸（x+ 2a+y)+a(x+2a)(y+2a)+bxy；
[0072 ] V麟出獅融歡=xy X (h浸-h下-b)。
[0073]于是，
[0074] (1)當(dāng)隔板沒(méi)有隔板開(kāi)孔時(shí)，
[0075]等式右邊PjfV排=Pit[2ah浸(x+2a+y)+a(x+2a) (y+2a)+bxy+xy(h浸_h下_b)+M(xyh下）]; [0076] (2)當(dāng)隔板上存在隔板孔時(shí)，
[0077] 等式右邊PjfV排=Pit[2ah浸(x+2a+y)+a(x+2a) (y+2a)+bxy+M(xyh下）];。
[0078] 因此，當(dāng)隔板上沒(méi)有隔板開(kāi)孔時(shí)，生物綠池裝置各個(gè)參數(shù)應(yīng)當(dāng)符合：
[0079] P|gX[(xXy)X (a+b)+2aH(x+y+2a) ]+m±^；Pi's[2ahff(x+2a+y)+a(x+2a) (y+2a)+bxy +xy(hg-hT-b)+M(xyhr)];;
[0080] 當(dāng)隔板上存在隔板開(kāi)孔時(shí)，生物綠池裝置各個(gè)參數(shù)應(yīng)當(dāng)符合：
[0081 ] PtgX [(xXy) X (a+b)+2aH(x+y+2a)]+m±
[0082] ^p?ft[2ahff(x+2a+y)+a(x+2a) (y+2a)+bxy+M(xyhT)];
[0083] V概獅*分為兩種情況，一種是隔板位于水平面下方，另外一種是隔板位于水平面上 方。
[0084]則當(dāng)水平面不高于隔板下表面（即水平面低于隔板下表面或者水平面與隔板下表 面平齊），此時(shí)h|*的取值范圍為0至h下。
[0085]當(dāng)水平面高于隔板下表面時(shí)，h浸的取值范圍為h下至(H-30)，或者為h下至5/6H。
[0086]當(dāng)生物綠池裝置確定時(shí)，x、y、H、lrF、a、b均為定值，貝lj可以計(jì)算出mi：與浮球的M之間 的關(guān)系。
[0087]當(dāng)生物綠池裝置復(fù)合上述關(guān)系式時(shí)，生物綠池裝置放置在水中時(shí)，能夠保證整個(gè) 生物綠池裝置的平衡，提高其抗風(fēng)沖擊能力，避免其在風(fēng)力作用下發(fā)生顛覆。
[0088] (2)考慮在水平方向上，生物綠池裝置不會(huì)傾覆。在水平方向上，生物綠池裝置受 風(fēng)荷載和波浪的沖擊荷載作用，估算水平荷載值，以框架底板為基點(diǎn)，計(jì)算在水平荷載作用 下裝置的傾覆力矩，與安全值比較，若不超過(guò)安全值，則生物綠池裝置不會(huì)發(fā)生傾覆，若超 過(guò)安全值，生物綠池裝置發(fā)生傾覆，則需重新考慮生物綠池裝置的設(shè)計(jì)。本實(shí)施例中設(shè)定hi* 最大取值為5/6H或者H-30。
[0089] 以下通過(guò)一個(gè)具體實(shí)施例加以說(shuō)明。
[0090] 參見(jiàn)圖1，該生物綠池裝置的截面為正方形，其邊長(zhǎng)為0.5米，框架總高度H為0.93 米，h下為0.5米?？蚣軅?cè)邊和框架底板厚度a為0.01米，隔板厚度b為0.02米。生物綠池裝置采 用防火聚乙烯(防火PP)，其密度P|S=〇.95X 103kg/m3。
[0091]隔板上放置有土工布、輕質(zhì)土和陶粒層，以及植物。
[0092 ]其中土工布的密度為0 ? lkg/m2，則 md江布=0.1XS = 0.1X0.25 = 0.025kg。
[0093]輕質(zhì)土的有機(jī)質(zhì)含量在30%以上，質(zhì)地松軟，易于散碎，比重在0.7-1.05之間，考 慮到灌溉土濕等因素的影響，可以取土的密度P±= 1.35 X 103kg/m3，草本植物根系分布深度 最小值為〇 .2m，考慮到將來(lái)饒水對(duì)土的沖擊，可以適當(dāng)加深土層厚度。設(shè)輕質(zhì)土度為h2,土 層距框架頂部高度為h3，?？扇≥p質(zhì)土的高度h2的取值范圍是0.20米至0.45米。本實(shí)施例中 h2 = 0? 3m。則mgg±= 1 ? 35 X 103 X0 ? 25 X0 ? 2 = 67 ? 5kg。
[OO94] 本實(shí)施例中取陶粒的密度為P陶=500kg/m3來(lái)進(jìn)行理論計(jì)算，鋪設(shè)兩層粒徑0.01m 的輕質(zhì)陶粒，作為緩沖層，同時(shí)減少土體中水的蒸發(fā)。估計(jì)兩層有10000粒陶粒，其質(zhì)量_估 算為
[0095]本實(shí)施例中植物的質(zhì)量取働估算值為10kg。
[0096] M_h=M±i：；flrHVIg社+Mpn+M|働=0.025+67.5+2.6+10 = 80.125kg。
[0097] Mn=p框 X V框=p框[(x X y) X (a+b)+2aH(x+y+2a) ]=0.95 X103 X[(0.5X0.5X (0?01+0?02)+2 X 0?01X 0?93 X(0?5+0?5+2 X 0?01))=25?1484kg。
[0098] 則當(dāng)h浸=0.6m時(shí)，將各參數(shù)帶入上述公式，通過(guò)計(jì)算可以得出：
[0099]當(dāng)隔板存在隔板開(kāi)孔時(shí)，M多0.52,則在該生物綠池裝置放置的浮球（直徑為 100mm)的數(shù)量至少為65個(gè)。
[0100] 而當(dāng)隔板不存在隔板開(kāi)孔時(shí)，計(jì)算得出M>0.68,則至少放入浮球(直徑為100mm) 85個(gè)。
[0101] 本發(fā)明的生物綠池裝置不但可以單獨(dú)使用，而且多個(gè)生物綠池裝置聯(lián)合使用時(shí)非 常方便。圖9是連接件的整體示意圖，圖8是采用兩個(gè)連接件將兩個(gè)生物綠池裝置連接起來(lái) 的示意圖。參見(jiàn)圖9,連接件600包括一個(gè)安裝板610和設(shè)置在安裝板下方的兩個(gè)卡腳620,兩 個(gè)生物綠池裝置的側(cè)邊可以被卡入兩個(gè)卡腳620之間，同時(shí)在安裝板610上設(shè)置有多個(gè)螺釘 孔611。安裝板610上還可以放置各種測(cè)試儀器。本發(fā)明的生物綠池裝置結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，使用 非常方便，其組合和拆卸也非常容易，其可以根據(jù)實(shí)際需要制備各種規(guī)格，使用范圍非常 廣。
[0102] 以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并 不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保 護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種生物綠池裝置，其特征在于，包括 框架主體，所述框架主體包括框架側(cè)邊和框架底板，所述框架底板上設(shè)置有底板開(kāi)孔； 隔板，所述隔板設(shè)置在所述框架主體內(nèi)部，且所述隔板將所述框架主體分隔為框架上 部分和框架下部分； 浮球，所述浮球設(shè)置在所述框架下部分中； 生物基質(zhì)，所述生物基質(zhì)設(shè)置在所述隔板上且所述生物基質(zhì)位于所述框架上部分中； 以及 植物，所述植物設(shè)置在所述生物基質(zhì)中。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物綠池裝置，其特征在于，所述生物綠池裝置放置在水中 時(shí)，水平面與所述框架主體的頂端之間的距離不超過(guò)所述框架主體的高度的1/5，或者水平 面與所述框架主體的頂端之間的距離不超過(guò)30厘米。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物綠池裝置，其特征在于，所述隔板上設(shè)置有隔板開(kāi)孔，所 述隔板開(kāi)孔的直徑小于所述浮球的直徑。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的生物綠池裝置，其特征在于，所述生物綠池裝置應(yīng)用于咸水水 域，所述生物綠池裝置上還設(shè)置有進(jìn)水管，所述進(jìn)水管靠近所述框架主體的頂端。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物綠池裝置，其特征在于，所述生物綠池裝置應(yīng)用于咸水水 域，所述框架上部分和所述框架下部分互不相通，所述生物綠池裝置上設(shè)置有進(jìn)水管和溢 水孔，所述進(jìn)水管靠近所述隔板，所述溢水孔靠近所述框架主體的頂端。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物綠池裝置，其特征在于，所述生物基質(zhì)包括輕質(zhì)土層，所 述輕質(zhì)土層的厚度占所述框架上部分高度的1/4至1/2。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物綠池裝置，其特征在于，所述生物基質(zhì)還包括輕質(zhì)陶粒 層，所述輕質(zhì)陶粒層位于所述輕質(zhì)土層的上方。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物綠池裝置，其特征在于，在所述生物基質(zhì)與所述隔板之間 還設(shè)置有平鋪整個(gè)所述隔板表面的土工布。9. 根據(jù)權(quán)利要求1至8任意一項(xiàng)所述的生物綠池裝置，其特征在于，所述浮球的總體積 占所述框架下部分的總體積的容積率Μ滿足下述公式： 當(dāng)隔板上沒(méi)有隔板開(kāi)孔時(shí)，生物綠池裝置各個(gè)參數(shù)應(yīng)當(dāng)符合： P^gX [ (x X y) X (a+b)+2aH(x+y+2a) ]+m±^；Piift[2ahff (x+2a+y )+a(x+2a) (y+2a)+bxy+xy (hff-hT-b)+M(xyhr)];; 當(dāng)隔板上存在隔板開(kāi)孔時(shí)，生物綠池裝置各個(gè)參數(shù)應(yīng)當(dāng)符合： P框X [(XXy)X(a+b)+2aH(x+y+2a)液[2ah浸（x+2a+y)+a(x+2a)(y+2a)+bxy+M (xyh下)]; 其中p框?yàn)榭蚣懿牧系拿芏?，X為框架的長(zhǎng)，y為框架的寬，a為框架側(cè)板以及框架底板的 厚度，b為隔板的厚度，Η為所述生物綠池裝置的高度，hS為所述生物綠池浸入水中的高度， h下為所述生物綠池的框架下部分的高度，Mi：為生物綠池裝置中隔板上方放置的生物基質(zhì)以 及植物的總重量。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物綠池裝置，其特征在于，在所述框架底板和/或所述框架 下部分的框架側(cè)邊上還設(shè)置有浮球取放口。
【文檔編號(hào)】C02F3/32GK105967341SQ201610575378
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年7月20日
【發(fā)明人】胡雨村, 謝寶元, 劉問(wèn), 翟文斌, 董道武, 康含, 張 雄
【申請(qǐng)人】北京林業(yè)大學(xué)